喜树碱类药物的剂型研究 |
| 发布时间：2005-08-11 |
|
1 概述
喜树碱（camptothecin，CPT）作为一种细胞毒性生物碱，于20世纪50年代从植物喜树中被分离出来。早期研究发现，CPT会导致严重的出血性膀胱炎和骨髓毒性，阻碍了其进一步发展。直到20世纪80年代，发现CPT是在松弛DNA超螺旋结构和DNA复制、翻译过程中起着重要作用的拓扑异构酶I的特异性抑制物后，才再度引起广泛注意。CPT与拓扑异构酶I－DNA复合物结合，能抑制DNA超螺旋结构松弛过程中的再连接步骤，导致单链和双链DNA断裂，从而触发细胞凋亡。
CPA独特的拓扑异构酶I抑制特性促使人们去合成抗肿瘤活性更高、毒性更低的CPT衍生物，通过对CPT环7，9，10，11位的结构改造，获得了拓扑替康（topotecan）、依立替康（lrinotecan，CPT－11）、勒托替康（lurtolecan）、羟基喜树碱（10－hydroxycamptothecin，HCPT）、9－氨基喜树碱（9－aminocamptothecin）、9－硝基喜树碱（9－nitrocamptothecin）、DB－67（7－t－butyldimethylsilyl－10－hydroxycamptothecin）等，其中拓扑替康和CPT－11，HCPT已用于临床治疗结肠癌、卵巢癌和小细胞肺癌。但进一步研究发现，由于CPT类药物独特的药物动力学特征、体内反应，包括药物水解和药物与血浆蛋白的相互作用，限制了其临床运用。CPT类药物包含一种d－羟基－δ－内酯的药效基团，当外环境pH＞7时（如人体生理体液环境），生物学功能较强的闭环内酯结构转化为生物学功能较弱的开环羟酸盐结构，羟酸盐结构与血浆蛋白的结合力是内酯结构的150倍。CPT和9－氨基喜树碱体外血浆结合实验表明，当反应稳定后，其内酯比例＜1%；在细胞培养实验中，由于与血浆蛋白结合，CPT及其多种衍生物的抗肿瘤活性下降至近1/1000。所以，CPT类药物内酯药效基团的不稳定性、与血浆蛋白的高度结合性阻碍了其充分发挥抗肿瘤作用，限制了临床应用。
在脂质溶解CPT的研究发现，CPT这种不溶水的物质较容易在各种脂质中溶解，并能保持生物学活性。在对中性二肉豆蔻酰卵磷脂（DMPC）或二肉豆蔻酰磷脂甘油（DMPG）与CPT衍生物亲和性的研究中发现，9－氯－10，11－甲基烯二醇喜树碱(CMC)表现出最高亲和性，其次是10，11－甲基烯二醇－（20s）－喜树碱和CPT。分析在磷酸缓冲液中的CPT衍生物内酯和羟酸盐形式比例，其内酯比例为13%，t1/2为17min；然而当CPT类药物与DMPC或DMPG混合后，内酯比例上升为100%，t1/2>3d。在磷酸盐缓冲液中CPT水溶性衍生物拓扑替康内酯形式比例为14%，t1/2为21min；但与DMPC混合内酯比例上升为21%，t1/2为80min；与DMPG混合后内酯比例上升为65%，t1/2为130min。在利用碘－萃灭法研究脂质与CPT类药物的反应机制后，认为该类药物嵌入脂质酰基链间，与水相界面分离，从而与脂质结合，可以保护内酯环结构，使之稳定，维持药物的稳定性。
2 喜树碱类药物剂型研究
2.1 CPT
对CPT普通制剂一般采用连续滴注射的给药方法，一方面给患者带来痛苦，另一方面有毒性大等缺点，如中性粒细胞减少症、血小板减少症、贫血和非血液系统毒性反应，故需发展新的剂型，以克服CPT水溶性差、毒性大的缺点。
1）囊泡（Niosome）：由非离子表面活性剂、胆固醇和十六烷基磷酸混合物形成。栾立标等以司盘和胆固醇作为主要膜材，用薄膜分散－超声分散法制备CPT囊泡，包封率为61%。结果表明，CPT囊泡对小鼠S180癌细胞有明显抑制作用，但对小鼠体重基本无影响，说明CPT囊泡不仅具有显著抗癌活性，而且能显著减低CPT的毒性。
2）固体脂质纳米粒（Solid Lipid Nanoparticles）：杨时成等用热融分散法制备CPT固体脂质纳米粒，以Poloxamer188为表面活性剂使之吸附在固体脂质纳米粒的表面，改善了CPT疏水性，并产生“立体位阻”效应，阻止单核吞噬系统的摄取，使药物在血液循环中的滞留时间延长。体外释放实验表明，体外释放154h后，透析袋内的CPT固体脂质纳米粒混悬液中CPT仍以闭环形式存在，说明固体脂质纳米粒能阻止CPT内酯环开环，使药物的疗效增加。
3）脂质体（Liposomes）：脂质体制剂是当前CPT新剂型的研究热点。脂质体增强药物的亲细胞性，降低不必要的系统毒性，增强脂溶性药物在体液中的溶解性，调节药物释放模式。Cortesi等利用反相蒸发法和薄膜挤压法制备脂类成分不同的中性、阳离子和阴离子CPT脂质体，人白血病K562细胞株体外实验表明，CPT脂质体表现出比普通剂型更强的抗肿瘤活性。对人乳腺癌和恶性黑色素组织移植的裸鼠肌肉注射脂质体CPT，癌组织完全消退，而体重减少的比率明显下降，故认为脂质体降低了CPT毒性，增强了抗肿瘤活性
4）微胶粒（micellar）：微胶粒能增加脂溶性物质在水溶液中的溶解性和稳定性。Cortesi等利用以吐温－80׃吐温－85（1׃1）混合制备的微胶粒溶解CPT，获得了良好效果。CPT在微胶粒中的溶解性为水中的5倍。在对人白血病K562细胞株体外实验中，微胶粒剂型与普通剂型相比，抗癌活性更强。
5）微乳（Microemulsions）：微乳较普通乳剂具有热动力学稳定、单相、成品透明和自乳化的优点，也被用于CPT载体研究。Cortesi等利用由表面活性剂、助表面活性剂、油相和水相合成的微乳溶解CPT。结果CPT在微乳中的溶解性是水的23倍，是微胶粒的5倍；CPT浓度达到500mg/mL时，也未见沉淀现象；将CPT微乳制剂在室温下放置30d，在颜色、相分离、分层和CPT析出方面都没有变化，故认为微乳是CPT的理想溶剂；人白血病K562细胞株体外实验也显示微乳剂型较普通剂型的抗癌活性更强。
6）其他：Caiolfa等用CPT的α－羟基的甘氨酸－苯丙氨酸－亮氨酸－甘氨酸寡肽片段与两种N－（2－羟丙烷基）甲基丙烯酸聚合物（HPMA）共轭结合，制备了CPT共轭接合物，改善了CPT的疏水性。体外血浆、中性缓冲液稳定性实验证明，该结合物能抵抗内脂环的水解，增强内酯活性结构的稳定性。在HT29肿瘤小鼠实验中，用3H标记的CPT和CPT共轭结合物分别注射小鼠，结果显示，肿瘤组织对CPT共轭结合物的吸收明显高于一般CPT给药，CPT共轭接合物的抑癌率达到90%，且没有出现毒性死亡。
2.2 拓扑替康
CPT水溶性衍生物拓扑替康与脂质亲和性明显下降，但可利用大多层脂质体和pH调节剂使拓扑替康内酯结构稳定、水解降低。现在已成功将拓扑替康包裹在二硬脂酰磷脂胆碱（DAPC）多层脂质体的内部水性和酸性内膜区域。在磷酸盐缓冲液和人血浆中的内酯稳定性的研究发现，脂质体拓扑替康内酯结构明显较普通剂型稳定。肿瘤培养细胞毒性研究发现，脂质体拓扑替康的细胞毒性是普通剂型的4倍。小单层脂质囊泡由鞘磷脂和胆固醇组成，形成了一个限制性跨膜转运系统（TCS），可将拓扑替康包裹于脂质体的亲水核心，在脂质与药物比例为10׃1时，其包封率＞90%。比较人血浆中普通剂型和脂质体剂型的内酯水解率，后者低且内酯结构更稳定，t1/2从15min提高到了24h。比较小鼠肿瘤细胞株（L1210白血病和B16F10黑色素瘤）的抗肿瘤活性，发现脂质体剂型的抗肿瘤作用更有效、更持久。Burke等的体外实验证明，含二硬脂酰磷脂酰胆碱的脂质体延长了拓扑替康血浆半衰期，增强了拓扑替康在生理pH条件下以内酯结构存在的稳定性；药物与脂质膜亲和力强，从而延缓了药物由内酯结构转变为羧酸盐结构的速率，也降低了药物从脂质体向外部释放的速率。
2.3 CPT-11
CPT－11是一种前体药物，在羧基酯酶裂解其水溶性基团后，释放出有活性的产物SN38，从而发挥其抗肿瘤活性。与其他CPT类药物一样，由于内酯环的水解以及与血浆蛋白的结合，CPT－11容易失活，此外临床应用易导致严重的腹泻等毒副作用。在鼠肿瘤模型中，脂质体剂型CPT－11的血浆浓度较一般剂型明显增加，尤其是经聚乙烯二醇修饰的脂质体CPT－11在8h后血药浓度仍是普通剂型的100～136倍；组织分布的实验数据表明，非聚乙烯二醇修饰的脂质体CPT－11在肝中的浓度最高，普通剂型和聚乙烯二醇修饰脂质体的血药浓度相似，这主要是由于非聚乙烯二醇修饰的脂质体CPT－11很快被肝枯否氏细胞吞噬；在对Ehrlich实体瘤治疗实验中，脂质体给药组的肿瘤药物浓度是普通剂型的20倍，脂质体剂型提高了CPT－11抗肿瘤活性。CPT－11导致严重腹泻的原因是其活性产物SN38由胆汁排入肠道产生毒性。脂质体和普通制剂在对前体药物CPT－11激活成为SN38的过程方面无明显差别，但脂质体剂型的胆汁药物浓度明显低于普通剂型，其中聚乙烯二醇修饰脂质体的浓度为普通剂型的30%，从而减少了腹泻的发生率。从骨髓药物浓度看，脂质体的药物浓度低于普通剂型，提示可能降低其骨髓抑制作用。因此，CPT－11的脂质体剂型增强了药物活性，。降低了毒副作用，提高了药物治疗指数。
2.4 勒托替康
脂质体将勒托替康的活性内酯结构包裹于其水性内核，从而在较低的pH环境中保持药物活性。血浆稳定性实验表明，脂质体勒托替康在3h后能保留80%的内酯活性结构，而普通剂型的内酯含量＜30%。体外肿瘤细胞实验证明，普通剂型和小单层脂质体产生相似的诱导细胞凋亡的作用，但对于细胞内药物浓度，荧光显示普通剂型是小单层脂质体剂型的4倍，说明勒托替康经过脂质体包裹后降低了细胞对其吸收。脂质体勒托替康细胞内浓度虽低，但仍然产生了与普通剂型相似的细胞毒性作用，可能是脂质体改变了活性药物的相对数量或者改变了勒托替康对细胞的作用规律。脂质体勒托替康肿瘤活性明显强于普通剂型，脂质体单剂量给药，治疗指数可提高3倍，能达到更持久的治疗效果。小鼠药物动力学研究证明，脂质体勒托替康的曲线下面积（AUC）提高了1000～2000倍。用14C标记的勒托替康在肿瘤小鼠体内做药物组织分布的研究表明，脂质体勒托替康在24h保存了更多量的放射性物质。相对于普通剂型，脂质体剂型将肿瘤部位的放射性物质量（药物浓度）提高了9～67倍。
2.5 HCPT
HCPT进入体内呈二室模型，静脉滴注，分布半衰期（t1/2a）＝0.0523～0.613h，代谢较快，剂量限制性毒性为骨髓抑制和消化道反应，随剂量增大，两种不良反应的发生率和强度呈线性增加。周建军等对HCPT内酯和羧酸盐两种形式的抗癌性作了比较，发现虽然开环的羧酸盐形式仍有抗肿瘤活性，但低于内酯形式。张志荣等采用吸附－包裹法制备了聚乙烯吡啶烷酮包被的HCPT聚氰基丙烯酸正丁酯毫微粒，体外释药实验表明，该毫微粒10h仅释放35%，48h可释放约75%；动物静脉注射毫微粒后，其血药曲线初段降低很快，但稍后即有升高，并维持在同一水平达30h。毫微粒具有明显的缓释作用。
2.6 DB－67
DB－67为一种新的CPT衍生物，脂溶性是CPT的25～50倍。用超声降解法可制备含二肉豆蔻酰磷脂酰甘油（DMPG）或L－α－肉豆蔻酰磷脂酰甘油（DMPC）的DB－67小单层脂质体。在PBS缓冲液、37℃条件下，3h后普通剂型约有40%的内酯活性结构；脂质体剂型约有60%～99%的内酯活性结构。血浆稳定性实验也显示脂质体明显提高了DB－67的稳定性，维持了较高的内酯水平。
3 小结
以上研究表明，通过对CPT衍生物的剂型改造，在很大程度上克服了因为活性内酯结构不稳定、与血浆结合度高所致药效不能很好发挥的问题，提高了各种CPT衍生物的抗肿瘤活性、降低了毒副作用，部分剂型还具备了一定的肿瘤组织靶向作用。在各种剂型研究中，脂质体剂型最受人关注，进展最快，已有脂质体勒托替康和脂质体9－硝基喜树碱喷雾剂进入一期临床。有理由认为，经过进一步研究，CPT类药物的新剂型制剂将会很快为抗肿瘤治疗做出贡献。
( 中国医药数字图书馆 )
|
|
|
|
